2.3.1. Lò nung gạch tuynel đốt than a. Nhiên liệu sử dụng
Than thƣờng đƣợc sử dụng trong các lò công nghiệp để gia công sản phẩn. Nhiệt trị than cám thƣờng dao động từ 17000 – 21000 kJ/kg. Than cục loại tốt cũng chỉ đạt nhiệt trị trung bình 21000 – 29300 kJ/kg.
Tại Xí nghiệp gạch Cam Thƣợng sử dụng than cám 5 Mạo Khê (Quảng Ninh) để nung gạch. Thành phần của than đƣợc thể hiện ở bảng 2.3.
Bảng 2. 3. Thành phần sử dụng của than [5]
% Cd % Hd % Od % Nd % Sd % Ad % Wd Tổng
63.5 1.7 1.5 0.8 0.5 28.9 3.1 100
b. Quá trình hoạt động của lò
Xí nghiệp gạch Cam Thƣợng sử dụng lò nung tuynel với năng suất 15 triệu viên/năm. Lò sử dụng than cám để phối liệu và làm nhiên liệu đốt lò.
Lò tuynel là hầm thẳng, có chế độ làm việc liên tục, sử dụng nhiên liệu đốt là than cám. Sản phẩm nung đƣợc đặt trên các xe goòng chuyển động ngƣợc chiều với chiều chuyển động của sản phẩm cháy.
Gạch đƣợc phơi khô, sau đó xếp lên các xe goòng có kích thƣớc 2000 x 2000 mm thành các chồng cao 1760 mm với mỗi xe là 1900 viên và đƣa vào hầm sấy, sấy tới 90 0C. Sau đó đƣợc đƣa vào lò nung có kích thƣớc 70000 x 2000 x 2640 mm. Lò đƣợc chia làm 3 vùng có nhiệt độ khác nhau: vùng sấy, vùng nung và vùng làm nguội. Gạch đƣợc nung qua 3 vùng:
Vùng 1: gạch đƣợc sấy tới 4500C trong thời gian 13 giờ. Vùng 2: nung từ nhiệt độ 4500C đến 10450
C. Quá trình này biến đổi các thành phần khoáng tạo ra sản phẩm có cƣờng độ cao, màu sắc đỏ hồng. Ở vùng này gạch đƣợc nung trong thời gian 9 giờ.
Vùng 3: gạch đƣợc ủ và làm nguội từ nhiệt độ 10450C xuống 500C trong thời gian 11 giờ.
24
Chế độ nhiêt độ của lò tuynel đƣợc thể hiện ở hình 2.5.
Vùng làm nguội Vùng nung Vùng sấy
Sản phẩm mộc Hầm sấy Sản phẩm đã sấy 70000 1 2 3 4 5 6 50000 2 2 0 0 7 8 500 8 0 0 Thành phẩm 2 0 0 0 Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thiết bị
1. Lò nung 70000x2000x2640 mm 5. Quạt hầm sấy 22 kW 2. Miệng Ø 150 mm để cấp than (36 miệng
một hàng)
6. Kênh dẫn gió hầm sấy
3. Quạt gió lò nung 22 kW 7. Ống khói hầm sấy Ø1200 4. Ống khói lò nung Ø1200 8. Hầm sấy 50000 x 2200 mm
25
Quá trình cháy của than: Than đƣợc đƣa vào lò bằng các miệng cấp có đƣờng kính 150 mm ở trên nóc lò, và rơi tự do xuống các mặt xe goòng. Quạt có công suất 22 kW hút không khí từ vùng làm nguội có nhiệt độ 1800C cung cấp vào vùng nung. Xỉ đƣợc thải ra ngoài theo xe goòng, khói đƣợc thải ra ngoài môi trƣờng qua ống khói có đƣờng kính 1200 mm, cao 25000 mm. Qua khảo sát mỗi giờ xí nghiệp sử dụng hết 120 kg than. Cách xếp xe gạch trên các xe goòng đƣợc thể hiện ở hình 2.6.
Goòng 1 Goòng 2
Hình 2.6. Cách xếp gạch trên các xe goòng
Kết cấu các lớp vật liệu thể xây lò đƣợc thể hiện ở bảng 2.4 và hình 2.7.
Bảng 2. 4. Thể xây và các lớp vật liệu lò nung gạch tuynel
Thể xây
Chiều dày các lớp vật liệu
Tổng chiều dày Gạch chịu lửa
(sa mốt A), Gạch đỏ điatômít vỏ lò
Tƣờng lò 230 mm 110mm 115mm Gạch đỏ 220mm 675mm Nóc lò 230 mm 110mm 115mm Bê tông 100mm 555mm a, δ1 δ2 δ3 δ4 b, δ 1 δ 2 δ 3 δ 4
Hình 2.7. Cấu tạo tường và nóc lò a, Tường lò. b, nóc lò
δ1 - chiều dày lớp gạch chịu lửa δ2 -chiều dày lớp gạch đỏ
δ3 - chiều dày lớp cách nhiệt điatomit
26
Đáy lò nung tuynel chính là bề mặt xe goòng, gồm nhiều lớp vật liệu ghép lại tạo nên, trên cùng là lớp gạch sa mốt A 115mm, lớp gạch đỏ 110mm, lớp điatômit 115mm, gạch bao 110mm, bánh xe có kích thƣớc 150mm.
Hình 2. 8. Xe goòng xếp liệu xí nghiệp gạch Cam Thượng
2.3.2. Bể mạ kẽm đốt dầu a. Quá trình hoạt động
Nhà máy chế tạo KCT Yên Thƣờng trang bị bể mạ kẽm năng suất 2,5 tấn/h, kẽm đƣợc đƣa vào bể mạ và đƣợc nấu chảy sau đó đƣa sản phẩm có kích thƣớc khác nhau nhau vào mạ (sản phẩm mỏng nhất có độ dày 4 mm và dày nhất 25 mm với chiều dài tối đa 3000 mm).
Bể mạ kẽm có kích thƣớc nội hình là 12000 x 1600 x 2500 mm. Và kích thƣớc ngoại hình là 13060 x 2660 x 3030 mm. Tƣờng bể mạ gồm 3 lớp vật liệu. Trong cùng là lớp gạch chịu lửa sa mốt A có chiều dày 230 mm, ở giữa là xơ thủy tinh có chiều dày 100 mm, ngoài cùng đƣợc đổ bê tông có độ dày 200 mm. Đƣợc trang bị hai ống khói có đƣờng kính 600 mm và cao 20000 mm, bố trí hai mỏ đốt thấp áp ở hai đầu theo chiều dài của bể mạ. Kết cấu các lớp vật liệu thể xây bể mạ đƣợc thể hiện ở hình 2.9.
27 δ11 δ2 δ3 a, δ 11 δ 2 δ 3 b, Hình 2. 9. Thể xây bể mạ a, tường bể mạ; b, đáy bể mạ
δ1- chiều dày lớp gạch chịu lửa sa mốt A, δ2- chiều dày lớp bông thủy tinh, δ3- chiều dày lớp bê tông
Quy trình mạ kẽm
Sản phẩm cần mạ đƣợc ngâm trong dung dịch Keboclean trong khoảng 10 đến 15 phút để tẩy dầu mỡ sau đó rửa sạch dung dịch trên sản phẩm. Dùng chất tẩy axit HCl/H2SO4 có nồng độ 8 ÷ 15%, nhiệt độ 10 ÷ 300C với thời gian ngâm 20 ÷ 60 phút để làm sạch gỉ, rửa sạch axit và chất bẩn còn bám trên sản phẩm. Sau đó dùng dung dịch kẽm clorua + Amoni clorua có nhiệt độ 60 ÷ 800C trong khoảng thời gian 2 ÷ 3 phút để tạo lớp bám dính trên sản phẩm. Nhúng nguyên liệu vào bể mạ trong thời gian từ 2 đến 5 phút (tùy theo trọng lƣợng nhúng) sau đó gạt xỉ trên bề mặt kẽm nóng chảy và tiến hành lấy sản phẩm lên trong thời gian từ 1 ÷ 2 phút (kết hợp với tạo rung để làm rơi kẽm thừa) với nhiệt độ trong bể mạ 4450C. Sau khi sản phẩm đã đƣợc mạ kẽm sẽ đƣợc tạo một lớp bảo vệ bằng crom, sản phẩm đƣợc nhúng vào dung dịch crom có nồng độ 1 ÷ 1.5% trong thời gian 30 giây. Cuối cùng kiểm tra bề mặt sản phẩm bằng mắt và máy đo chiều dày lớp xỉ mạ.
28
Hình 2. 10. Mạ kẽm tại nhà máy chế tạo KCT Yên Thường
Quy trình nấu kẽm
Qua quá trình khảo sát thực tế tại nhà máy, để làm đầy bể mạ kẽm thì khối lƣợng kẽm cần nấu là 120 tấn kẽm, và quy trình nấu kẽm đƣợc chia làm 3 giai đoạn. Giai đoạn 1: kẽm đƣợc xếp vào lò, nấu chảy kẽm từ nhiệt độ môi trƣờng đến 2500C trong thời gian 6h.
Giai đoạn 2: tiếp tục nấu chảy kẽm từ 250 – 4200
C trong thời gian 12h để cân bằng nhiệt độ của lò.
Giai đoạn 3: tăng nhiệt độ của bể mạ lên 4450
C trong thời gian 24h để kẽm nóng chảy hoàn toàn và đƣa vào sử dụng để mạ sản phẩm. Trong giai đoạn này thời gian để nấu chảy kẽm là 16 giờ và thời gian nâng nhiệt độ kẽm từ 4200C đến 4450
C là 8 giờ. 30 250 420 445 10 20 30 40 50 N hi ệt đ ộ, đ ộ C Thời gian, h
29
b. Cấp nhiệt cho bể mạ
Nhà máy chế tạo KCT Yên Thƣờng sản xuất về sản phẩm mạ kẽm. Nhiên liệu nhà máy sử dụng là dầu DO để thực hiện quá trình nấu chảy kẽm và mạ sản phẩm. Tính chất và thành phần của dầu DO thể hiện ở bảng 2.5.
Bảng 2. 5. Thành phần của dầu DO [16]
% C % H % O % N % S % A % W Tổng
86.0 11.9 0.48 0.48 0.62 0.02 0.5 100
Bể mạ sử dụng mỏ đốt thấp áp đƣợc bố trí ở hai đầu của lò, cấu tạo mỏ đốt thấp áp đƣợc thể hiện hình 2.12. Đƣờng cấp dầu Đƣờng cấp không khí Hình 2. 12. Kết cấu mỏ đốt thấp áp 1. Đƣờng dẫn dầu 3. Vít điều chỉnh 2. Đƣờng dẫn không khí 4. Miệng mỏ đốt
Mỏ đốt thấp áp chất biến bụi dầu là không khí. Khi mỏ đốt làm việc dầu đƣợc cấp qua đƣờng cấp dầu vào ống dẫn dầu 1 có kích thƣớc miệng phun 22 mm và không khí đƣợc đƣa vào mỏ đốt qua các đƣờng ống dẫn 2 có kích thƣớc miệng phun 250 mm, dầu và không khí đƣợc hỗn hợp, sau đó qua mỏ đốt 4 vào cháy trong bể mạ.
30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Hình 2. 13. Sơ đồ bể mạ kẽm 1. Bể mạ kẽm 2, 6. Quạt cấp không khí 1. 3, 5. Mỏ đốt 4, 7. Bơm cấp dầu 8. Bể chứa dầu 9, 10. Ống khói 11. Đƣờng ống dẫn dầu 12. Kênh dẫn khói
31
Chƣơng 3. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG TRONG LÒ VÀ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIỆT CÔNG NGHIỆP ĐƢỢC
KHẢO SÁT
Để đánh giá hiệu quả sử dụng năng lƣợng trong các lò và hệ thống cấp nhiệt công nghiệp, cần xác định các lƣợng nhiệt cấp và lƣợng nhiệt chi của lò và hệ thống cấp nhiệt công nghiệp.
Các lƣợng nhiệt cấp vào lò và hệ thống cấp nhiệt công nghiệp: nhiệt do nhiên liệu cháy, nhiệt vật lý do không khí đƣợc nung nóng trƣớc, nhiệt vật lý do nhiên liệu đƣợc nung nóng trƣớc…. Các lƣợng nhiệt chi của lò và hệ thống cấp nhiệt công nghiệp: nhiệt nung vật, nhiệt do khói thải mang đi, nhiệt do tro xỉ mang ra và nhiệt truyền qua kết cấu …. Trên cơ sở bảng cân bằng nhiệt có thể đánh giá đƣợc hiệu quả của lò và hệ thống cấp nhiệt công nghiệp.
Trong khuôn khổ luận văn, đã tiến hành khảo sát hai thiết bị sử dụng hai loại nhiên liệu khác nhau đó là lò tuynel tại xí nghiệp gạch Cam Thƣợng đốt than cám, bể mạ kẽm nhà máy chế tạo KTC Yên Thƣờng đốt dầu DO. Đặc điểm nhiên liệu và kết cấu cũng nhƣ quá trình hoạt động của lò tuynel và bể mạ kẽm đƣợc mô tả trong chƣơng 2 của luận văn.